Villamos vasutak I-III.

Tartalom

1. kötet
ELŐSZÓ 3
AJÁNLÁS 6
ELŐZMÉNYEK ÉS CÉLKITŰZÉS 7
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS 9
1. VILLAMOS VASUTAK ÉS JÁRMŰVEK JELLEMZŐI 12
2. A VONTATÁS FIZIKAI FELTÉTELEI 15
2.1. A vonóerő 15
2.2. Energia 16
2.3. Teljesítmény 18
3. A VONTATÁS ENERGIAELLÁTÁSA 19
3.1. A vasúti vontatójárművek energetikai hatásvázlata (blokkdiagramja) 19
3.2. Az energiaellátási módok összehasonlítása 20
3.3. A villamos vasút tápláló áramköre 22
3.4. Villamos vontatási rendszerek 25
3.5. A villamos vontatási rendszerek kialakulásának (kezdeteinek) rövid története 31
4. A VONTATÁS MECHANIKÁJA 33
4.1. A szerelvényre ható aktív külső erők 33
4.2. A kapcsolati erő jellemzői 34
4.3. A jármű mozgásegyenletei 36
4.4. A vonóerő-sebesség jelleggörbe szerint elérhető gyorsulások 40
4.5. A gyorsulás változása 47
4.6. A vontatógépezet méretezési adatai 48
4.7. A villamos fékezés gépezeti jellemzői 53
4.8. A visszatápláló fékezés feltételei és hatékonysága 65
4.9. A jármű haladása a pályán 71
5. A VILLAMOS VONTATÓMOTOROK HAJTÁSTECHNIKAI JELLEMZŐI 82
5.1. A vontatómotortól elvárt tulajdonságok 82
5.2. Általános hajtási jellemzők 84
5.3. A villamos gépek alapegyenletei 85
5.4. Egyenáramú gépek 90
5.5. Soros gerjesztésű egyenáramú motorok 92
5.6. Külső- és söntgerjesztésű egyenáramú motorok 101
5.7. Kettősgerjesztésű egyenáramú motorok 105
5.8. Egyfázisú soros kommutátoros motorok 110
5.9. Háromfázisú aszinkron motorok 116
5.10. Menetirányváltás és fékrekapcsolás 129
5.11. A vontatómotorok tulajdonságainak értékelése 130
6. A VONTATÓMOTOROK MELEGEDÉSE 144
6.1. Az igénybevétel jellege 144
6.2. A villamos gép melegedési egyenlete 146
6.3. A villamos gép névleges terhelhetősége 148
6.4. A névleges teljesítmény 151
6.5. A vontatómotorok üzemszerű melegedése 152
6.6. A melegedés pontosabb számítása 159
A VILLAMOS VONTATÁS ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI (TÁBLÁZATOK) 164
7. A VONTATÓMOTOR ÉS A KEREKEK MÉRETEINEK ÖSSZEFÜGGÉSEI 168
7.1. Áttétel szükségessége 168
7.2. A beépíthető áttétel nagysága 169
7.3. A vontatómotor megengedhető méretei 172
7.4. Méretezési példa 175
8. A VONTATÓMOTOROK MÉRETEZÉSI ADATAI 178
8.1. Meglévő járművel vontatható vonat tömege 178
8.2. A megfelelő motor kiválasztása a járműtervezéshez 179
8.3. Új vontatómotor tervezésére mértékadó nyomatékok 181
8.4. A vontatómotorok méretezését meghatározó mágneses és villamos mennyiségek 186
8.5. A villamosgép-tervezés fő problémái 191
8.6. A vontatómotorok konstrukciós sajátosságai 194
8.7. A villamos vontatómotorok néhány jellegzetes tervezési szempontja 195
9. EGYENÁRAMÚ MOTOROK TERHELHETŐSÉGI HATÁRAI 199
9.1. A határáram 200
9.2. A szeletfeszültségi kommutációs határ 205
9.3. A határfeszültség 210
9.4. A terhelhetőségi határgörbék 214
9.5. Összefoglalás 217
9.6. Egyenáramú felsővezetéken megengedhető legnagyobb feszültség 218
10. EGYFÁZISÚ SOROS KOMMUTÁTOROS MOTOROKTERHELHETŐSÉGI
HATÁRAI 221
10.1. A reaktancia-feszültség 221
102. A transzformátoros kefefeszültség 222
10.3. A transzformátoros kefefeszültség következményei a motor méretezésére 227
10.4.50 Hz-es egyfázisú kommutátoros soros motor megvalósításának
lehetőségei 232
10.5. Összefoglalás 233
11. HÁROMFÁZISÚ ASZINKRON MOTOROKTERHELHETŐSÉGI HATÁRAI 235

2. kötet
12. A VILLAMOS VONTATÓJÁRMŰVEK FÖÁRAMKÖRI BERENDEZÉSEINEK
ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI 7
12.1. A táphálózat és a vontatómotorok egymáshoz illesztése 7
12.2. A villamosvasúti vontatójárművek berendezés-rendszerei 9
13. HAGYOMÁNYOS EGYENÁRAMÚ FELSŐVEZETÉKES VONTATÓJÁRMŰVEK 12
13.1. A vontatómotorok csoportkapcsolása 12
13.2. Indítás előtétellenállásokkal 14
13.3. Soros-párhuzamos indítás 17
13.4. Az előtét- (indító-)ellenállások szerkezete 21
13.5. Az indítóellenállás fokozatainak meghatározása 22
13.6. A soros-párhuzamos átmenet kapcsolástechnikája 26
13.7. Fluxuscsökkentés a főpólus söntésével 29
13.8. Hagyományos egyenáramú járművek vonóerő-sebesség jelleggörbéi 31
13.9. Villamos fékezés 33
13.10. A fékezőellenállás fokozatainak meghatározása 36
13.11. Kétmotoros fékkapcsolások 37
13.12. Kétmotoros jármű főáramkörének elvi kapcsolási vázlata 44
14. EGYENÁRAMÚ SZAGGATÓS VONTATÓJÁRMŰVEK 45
14.1. Az egyenáramú szaggató működésének alapelvei 45
14.2. Szabadonfutó dióda a főáramkörben 48
14.3. Az egyenáram szaggatásának jellemzői motoros üzemben 50
14.4. Az áram időfüggvényei 52
14.5. A szaggatás vezérlése 56
14.6. Az egyenáramú szaggató áramköri megoldásai 62
14.7. Villamos fékezés egyenáramú szaggatóval 78
14.8. A soros és a párhuzamos szaggatók tulajdonságainak összehasonlítása 91
14.9. A szaggatós jármű és a hálózat kapcsolata 91
14.10. A hagyományos és a szaggatós egyenáramú vontatójárművek jellemzőinek
összehasonlítása 104
14.11. Egyenáramú szaggatós vontatójármű főáramköre 106
15. TROLIBUSZOK VONTATÓBERENDEZÉSE 109
15.1. A trolibusz műszaki előnyei és hátrányai 109
15.2. A trolibusz alkalmazási területei 113
15.3. Villamos hajtóberendezés 118
15.4. Érintésvédelem a trolibuszokon 120
15.5. Rádió-zavarszűrés 122
15.6. Trolibusz főáramkörének elvi kapcsolási vázlata 122
16. AKKUMULÁTOROS JÁRMŰVEK 125
16.1. Villamos hajtás 125
16.2. Az akkumulátor 126
16.3. Savas akkumulátorok 127
16.4. Lúgos akkumulátorok 137
16.5. A vontatási akkumulátor kívánatos típusa 144
16.6. Az akkumulátoros járművek alkalmazási területei 146
17. EGYFÁZISÚ SOROS MOTOROS VONTATÓJÁRMŰVEK 152
17.1. Az egyfázisú vontatási rendszerek általános jellemzői 152
17.2. Az egyfázisú soros motoros jármű főáramköri berendezése 153
17.3. A soros motoros jármű vonóerő-sebesség jelleggörbéi 154
17.4. Az egyfázisú soros motoros jármű névleges adatai 156
17.5. A járműtranszformátor 158
17.6. A feszültségfokozatok kapcsolástechnikája 164
17.7. Villamos fékezés egyfázisú soros motoros járművekkel 174
17.8. Egyfázisú soros motoros vontatójármű főáramkörének kapcsolása 174
17.9. Összefoglalás 176
18. EGYENIRÁNYÍTÓS JÁRMŰVEK 178
18.1. A főáramkör elvi kapcsolása 178
18.2. Az egyenirányítók kapcsolása 181
18.3. Az egyfázisú egyenirányítás jellemzői 182
18.4. Diódás (vezéreletlen) egyenirányítás 187
18.5. Féligvezérelt tirisztoros egyenirányítás 196
18.6. Egyenirányítás teljesen vezérelt tirisztoros híddal 201
18.7. Hullámos egyenáramú motorok 204
18.8. Az egyenirányító-transzformátor méretezési teljesítménye 211
18.9. Az egyfázisú egyenirányítás és a hálózat kölcsönhatásai 213
18.10. Összefüggések az egyenirányítás jellemzői között 215
18.11. A primer oldali (hálózati) teljesítménytényező 216
18.12. Lehetőségek a primer oldali meddő teljesítmény csökkentésére (a cos6 és cosy javítására) 222
18.13. Impulzus-egyenirányítók 226
18.14. Egyenirányítós vontatójármű főáramköre 234
19. ASZINKRON MOTOROS JÁRMŰVEK 238
19.1. A háromfázisú aszinkron villamos motorok jellemzői vontatómotorként való
alkalmazásuk szempontjából 238
19.2. A fordulatszám- és sebességszabályozás lehetőségei 240
19.3. Közvetlen táplálás háromfázisú felsővezetékből 242
19.4. A fázis- és frekvencia-átalakító megoldásai 243
19.5. A háromfázisú aszinkron motorok hajtási jellemzői 249
19.6. A váltóirányítás (az inverter) működési alapelvei 253
19.7 Áraminvertek
19.8 Egyszerű feszültséginvertek
19.9. Impulzus-modulált feszültséginverterek 297
19.10. Aszinkron motoros vontatójárművek hajtásszabályozása 309
19.11. Összefoglalás 314
19.12.További fejlődési lehetőségek 316

3. kötet
ELŐSZÓ 3
20. HAJTÁSDINAMIKAI FOLYAMATOK 7
20.1. Az eddig megismert alapegyenletek és fogalmak 7
20.2. A villamos gép differenciálegyenlete 10
20.3. A vontatójármű, mint elektromechanikai rendszer 13
20.4. A jármű haladó mozgása tiszta gördüléssel, kerékcsúszás nélküli üzemben,
villamos tranziensek nélkül 18
20.5. A jármű haladó mozgása a villamos tranziensek figyelembevételével,
tiszta gördülés esetén 20
20.6. Villamos vasúti vontatójármű hatásvázlata tiszta gördülés esetén 25
20.7. A jármű haladó mozgását leíró differenciálegyenlet-rendszer megoldása
kerékcsúszástól mentes üzemben 33
F.20. FÜGGELÉK
A háromfázisú aszinkron motor hatásvázlatának és tranziens folyamatainak
részletesebb vizsgálata 40
F.20.1. A háromfázisú motor pontosabb helyettesítő kapcsolási vázlata és
vektorábrája 40
F.20.2. A villamos részegyenletek 41
F.20.3. A nyomaték Park-vektora 42
F.20.4. Az egyenletek megoldása 42
F.20.5. A szabályozás befolyása a tranziens folyamatokra 44
F.20.6. A folyamatosan változó, f1 állandó frekvenciával táplált háromfázisú aszinkron
vontatómotorok villamos hatásvázlata 46
21. A KEREKEK MEGCSÚSZÁSÁNAK DINAMIKAI VIZSGÁLATA 49
21.1. A megoldáshoz vezető közelítések alapelvei 50
21.2. A kerékcsúszás közben végigjárt statikus üzemi pontok sorozatainak
vizsgálata (C eset) 51
21.3. A kerékcsúszást befolyásoló tényezők 54
21.4. A főáramköri kapcsolás és a hajtásvezérlés hatásai a vontatómotorok jelleggörbéjére a statikus üzemi pontok vizsgálatában motoros üzemben (C eset) ... 55
21.5. A generátoros jelleggörbék és a vezérlés befolyása a kerekek megcsúszására
a statikus üzemi pontok vizsgálata során fékezéskor (C eset) 60
21.6. A felpörgés- és csúszásvédelem tervezési alapelvei 64
21.7. Az időfüggvények a villamos és mechanikai tranziensek egyidejű figyelembevételével (B eset) 67
21.8. A mikrocsúszás figyelembevétele (A eset) 73
22. VILLAMOS VASUTAK HELYHEZ KÖTÖTT ÁRAMELLÁTÓ BERENDEZÉSEI 74
22.1. Táplálás a nagyfeszültségű villamos energiahálózatból 74
22.2. A vontatási áramkör 75
22.3. Áramszedők 76
23. FELSŐVEZETÉKI ÁRAMSZEDŐK 78
23.1. Rúdáramszedők 78
23.2. Lantáramszedők 80
23.3. Ollós áramszedők 81
23.4. Félollós áramszedők 84
23.5. Az áramszedők csúszóívre redukált tömege 85
23.6. A felsővezetékre kifejtett nyomóerő 86
24. A PÁLYAMENTI ÁRAMBEVEZETÉS 89
24.1. A felső vezetékek általános jellemzői 89
24.2. Egyszerű felsővezetékek 94
24.3. Láncfelfüggesztések 98
24.4. A felsővezeték helye az űrszelvényben 109
24.5. Az áramszedő és a felsővezeték együttműködése 111
24.6. Áramsínek (harmadik és negyedik sín) 118
24.7. Áramsínes áramszedők 124
24.8. Áramvisszavezetés a futósínekben 127
25. A HELYHEZ KÖTÖTT ÁRAMELLÁTÓ BERENDEZÉSEK VILLAMOS ÁRAMKÖREI 140
25.1. Táplálási rendszerek 140
25.2. Kapcsolat az országos energiahálózattal 147
25.3. A vontatási alállomások kapcsolásai 158
25.4. Vasútvonalak felsővezetékeinek kapcsolásai 170
25.5. Vasútállomások felső vezetékeinek kapcsolásai 176
25.6. A tápszakaszok szigetelt elválasztásai 179
25.7. A tápáramkör feszültségviszonyai 184
25.8. A tápáramkör méretezési elvei 187
25.9. Méretezési számítások 191
25.10. A felsővezetékek és tartószerkezeteik mechanikai méretezésének
szempontjai 203
26.VILLAMOSVASÚTI JÁRMŰVEK IRÁNYÍTÁSTECHNIKÁJA 206
26.1. A folyamatirányítás hatásvázlata 207
26.2. A folyamatirányítás bemenő jelei 208
26.3. Vasúti vontatójárművek vezérlési rendszerei 224
26.4. A logikai hálózat 239
26.5. Végrehajtó berendezések 244
26.6. Villamos kapcsolókészülékek 245
26.7. A logikai döntés menete és módszerei 256
26.8. Példák járművek irányítástechnikai tervezésére 257
26.9. Vezérlési csatlások 270
27. A SEGÉDÜZEMI FOGYASZTÓK ENERGIAELLÁTÁSA 281
27.1. A segédüzemi fogyasztók 281
27.2. A tápláló villamos energiahálózatok 282
27.3. A motoros fogyasztók áramellátása 296
27.4. A kétsarkú (nem motoros) fogyasztók áramellátása 298
27.5. A kisfeszültségű egyenáramú hálózat akkumulátorának töltése 300
27.6. Villamos vonatfűtés 304
27.7. A belső terek villamos világítása 305
28. Egyfázisú vontatójárművek transzformátorai 310
28.1. Szigetelés és hűtés 310
28.2. Szerkezeti felépítés 311
28.3. Méretezési teljesítmény 315
28.4. Védőberendezések 318
29. VASÚTI JÁRMŰVEK VILLAMOS BERENDEZÉSEINEK BIZTONSÁGI
KÖVETELMÉNYEI 319
29.1. Szabályzatok 319
29.2. Feszültségek 321
29.3. Védelem áramütéses balesetek ellen [^2.5. és 3.2.] 321
29.4. Szigetelési követelmények [^3.5] 326
29.5. Légközök [^3.6.] 328
29.6. Kúszóáramutak [^3.6.] 329
29.7. A szigetelési szintek összehangolása 330
29.8. Érintésvédelem 334
29.9. Áramköri biztonsági követelmények 341
29.10. Szigetelt vezetékek és kábelek [^5.] 342
29.11. Rázásállósági követelmények [^5.] 345
29.12. Munkavégzés járművek villamos berendezésein 345
FÜGGELÉK
30. A VILLAMOS VONTATÁS ALKALMAZÁSI TERÜLETEI 348
30.1. Nagyvasutak villamosítása 349
30.2. Nagyvasutak energiafogyasztásának költségei 350
30.3. A vontatási rendszerek üzemi költségei 354
30.4. A nagyvasúti vontatási rendszerek összehasonlítása 355
30.5. Városi vasutak villamosítása 357
IRODALOMJEGYZÉK 366

Témakörök